(57)【要約】  本発明は、バーナの構造を複雑化・拡大化させることなく、排気浄化装置をより好適に昇温させることを目的とする。本発明に係るシステムにおいては、排気浄化装置６よりも上流側の排気通路に、火炎が形成されるバーナ燃焼室を有するバーナ２０が設けられている。そして、排気浄化装置６を昇温させるときにおいて、排気の流量が所定流量以下の場合は、バーナ２０によって、バーナ燃焼室内から排気浄化装置６よりも上流側の排気通路３内にまで至る火炎を形成させ、排気の流量が所定流量より多いと判定された場合は、バーナ２０によって、排気通路３内に形成される火炎の大きさを排気の流量が所定流量以下と判定された場合に比べて抑制する又はバーナ燃焼室内でのみ火炎を形成させる。
2011125207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも上流側の排気通路に設けられ、火炎が形成されるバーナ燃焼室と、前記バーナ燃焼室内に二次空気を供給する二次空気供給部と、前記バーナ燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射部と、前記バーナ燃焼室内に形成される二次空気と燃料との混合気に点火する点火部と、を有するバーナと、
排気の流量が所定流量以下であるか否かを判定する判定部と、
前記排気浄化装置を昇温させるときにおいて、前記判定部によって排気の流量が前記所定流量以下と判定された場合は、前記バーナによって、前記バーナ燃焼室内から前記排気浄化装置よりも上流側の排気通路内にまで至る火炎を形成させ、前記判定部よって排気の流量が前記所定流量より多いと判定された場合は、前記バーナによって、排気通路内に形成される火炎の大きさを排気の流量が前記所定流量以下と判定された場合に比べて抑制する又は前記バーナ燃焼室内でのみ火炎を形成させるバーナ制御部と、
を備えた内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記バーナ燃焼室が排気通路内に突出するように設置されており、且つ前記バーナ燃焼室の排気通路内に突出した部分の壁面が燃料の浸潤が可能なように形成されている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記排気浄化装置を昇温させるときにおいて、前記判定部によって排気の流量が前記所定流量より多いと判定された場合は、前記バーナ制御部が、前記燃料噴射部によって、噴射率が所定噴射率以下の燃料噴射を連続的に実行しつつ、噴射率が前記所定噴射率よりも高い燃料噴射を間欠的に織り交ぜて実行する請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記内燃機関の運転状態がアイドリング又は減速運転のときに、前記判定部が、排気の流量が前記所定流量以下であると判定する請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記排気浄化装置が、酸化機能を有する触媒を含んで構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置を昇温するためのバーナを備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路において、排気浄化触媒やパティキュレートフィルタによって構成される排気浄化装置よりも上流側に該排気浄化装置を昇温するためのバーナを設ける技術が知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。このようなバーナは、バーナ燃焼室を有しており、該バーナ燃焼室内に供給される燃料を燃焼させることで、排気浄化触媒に流入する排気の温度を上昇させる。【０００３】
特許文献３には、排気の一部を本流から分流することにより取り入れて燃焼することができるバーナが開示されている。また、この特許文献３には、燃焼を安定させるために、放射される火炎が排気の本流と直接的に重ならないようにバーナを配置する技術が記載されている。さらに、この特許文献３には、バーナの火炎と排気の本流とが直接的に重ならない場合と両者が重なる場合とにおける火炎の安定性の測定結果が記載されている。ここでは、アイドリング状態、高速回転運転状態、及び通常運転状態それぞれでの場合における測定結果が記載されている。【０００４】
特許文献４には、空気と燃料とが混合されて混合気が形成される予混合空間と、予混合空間にて形成された混合気に点火する点火プラグと、を備えた触媒昇温装置において、予混合空間及び点火プラグと排気浄化触媒との間に燃焼用触媒を設ける技術が開示されている。また、この特許文献４には、排気浄化触媒の温度をあまり上昇させる必要がないときは、予混合空間の混合気に点火せずに、空気と燃料とを供給する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３２９７５号公報
【特許文献２】特開２００４−０９２４９７号公報
【特許文献３】特開２００７−１４６７００号公報
【特許文献４】特開２００７−０３２３９８号公報
【特許文献５】特開２００２−２４２６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バーナが排気通路に設けられている場合、バーナによって形成された火炎によって排気が加熱される。しかしながら、排気の流量が増加すると、排気の影響により火炎の形成が不安定となる場合がある。バーナの火炎が不安定となると、排気浄化装置に流入する排気の温度やＨＣ濃度が不安定となるため、排気浄化装置の排気浄化能力の低下を招く虞がある。排気の流量が増加すると、排気の影響により火炎が排気浄化装置まで達する可能性もある。バーナの火炎が排気浄化装置まで達すると、排気浄化装置の劣化の促進や溶損を招く虞がある。【０００７】
そこで、バーナにおける火炎の形成を安定させるために、図８に示すような、一次燃焼室と二次燃焼室とを有するバーナが開発されている。このようなバーナでは、一次燃焼室内において、外部から供給される二次空気と燃料との混合気を形成させる。そして、該混合気に点火することで、燃料を燃焼させ火炎を形成させる。さらに、二次燃焼室内に排気を取り込み、二次燃焼室内において、混合気と排気とを混合させて排気中の酸素によって燃焼を促進させる。【０００８】
バーナを上記のような一次燃焼室及び二次燃焼室を有する構成とすることで、火炎の形成を安定させることができる。しかしながら、バーナをこのような構成とすると、その構造が複雑且つ規模の大きなものとなるため、バーナの車両等への搭載性が悪化するという問題が生じる。【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、バーナの構造を複雑化・拡大化させることなく、排気浄化装置をより好適に昇温させることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、排気浄化装置を昇温させるときにおいて、排気の流量が所定流量以下の場合は、バーナによってバーナ燃焼室内から排気通路内にまで至る火炎を形成させ、排気の流量が前記所定流量より多いと判定された場合は、バーナ燃焼室内でのみ火炎を形成させるものである。【００１１】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも上流側の排気通路に設けられ、火炎が形成されるバーナ燃焼室と、前記バーナ燃焼室内に二次空気を供給する二次空気供給部と、前記バーナ燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射部と、前記バーナ燃焼室内に形成される二次空気と燃料との混合気に点火する点火部と、を有するバーナと、
排気の流量が所定流量以下であるか否かを判定する判定部と、
前記排気浄化装置を昇温させるときにおいて、前記判定部によって排気の流量が前記所定流量以下と判定された場合は、前記バーナによって、前記バーナ燃焼室内から前記排気浄化装置よりも上流側の排気通路内にまで至る火炎を形成させ、前記判定部よって排気の流量が前記所定流量より多いと判定された場合は、前記バーナによって、排気通路内に形成される火炎の大きさを排気の流量が前記所定流量以下と判定された場合に比べて抑制する又は前記バーナ燃焼室内でのみ火炎を形成させるバーナ制御部と、
を備えている。【００１２】
ここで、所定流量とは、排気通路内に火炎が形成されたとしても、該火炎に排気が与える影響が小さく、該火炎が安定して形成される排気の流量の閾値である。【００１３】
本発明によれば、排気の流量に関わらず、バーナによって安定した火炎を形成させることができる。また、排気の流量が所定流量以下の場合は、バーナ燃焼室を一次燃焼室とすると、バーナと排気浄化装置との間の排気通路を二次燃焼室として利用することが可能となる。そのため、二次燃焼室を別途設けることなく、火炎による排気の加熱を可及的に促進させることができる。従って、バーナの構造を複雑化・拡大化させることなく、排気浄化装置をより好適に昇温させることができる。【００１４】
本発明に係るシステムにおいては、バーナ燃焼室を排気通路内に突出するように設置し、且つバーナ燃焼室の排気通路内に突出した部分の壁面を燃料の浸潤が可能なように形成してもよい。【００１５】
これによれば、バーナ燃焼室内に噴射された燃料の一部がバーナ燃焼室の壁面に浸潤する。そのため、燃料の一部が火炎の形成に寄与し難くなる。その結果、火炎が過度に成長することを抑制することができる。また、バーナ燃焼室の壁面に浸潤した燃料は、気化した状態で排気中に放出され、排気浄化装置に供給される。排気浄化装置が、酸化機能を有する触媒を含んで構成されている場合、該燃料は該触媒で酸化され、排気浄化装置の昇温に寄与する。【００１６】
排気浄化装置を昇温させるときにおいて、判定部によって排気の流量が前記所定流量より多いと判定された場合、バーナ制御部は、燃料噴射部によって、噴射率が所定噴射率以下の燃料噴射を連続的に実行しつつ、噴射率が前記所定噴射率よりも高い燃料噴射を間欠的に織り交ぜて実行してもよい。ここで、噴射率とは、燃料噴射実行時における単位時間当たりの燃料噴射量のことである。噴射率が高くなると、噴射された燃料の貫徹力が上昇する。【００１７】
また、所定噴射率とは、燃料噴射部によって噴射された燃料がバーナ燃焼室内に留まる噴射率の閾値である。つまり、所定噴射率より高い噴射率で燃料噴射が行なわれた場合、噴射された燃料の多くが火炎の形成に寄与することなく排気中に放出される。【００１８】
噴射率が所定噴射率以下の燃料噴射を連続的に実行することで、バーナ燃焼室内での火炎の形成を維持することができる。そして、噴射率が所定噴射率よりも高い燃料噴射を間欠的に織り交ぜることで、火炎の過剰な成長を抑制することが可能となる。従って、燃料噴射部による燃料噴射を上記のように制御することで、排気通路内に形成される火炎の大きさを抑制する、或いはバーナ燃焼室内でのみ火炎を形成させることができる。【００１９】
内燃機関の運転状態がアイドリング又は減速運転のときは排気の流量が減少する。そこで、前記判定部は、内燃機関の運転状態がアイドリング又は減速運転のときに、排気の流量が前記所定流量以下であると判定してもよい。【００２０】
また、排気浄化装置は、酸化機能を有する触媒を含んで構成されてもよい。この場合、バーナの燃料噴射部から噴射された燃料のうち燃焼することなく排気浄化装置に到達した燃料が、触媒によって酸化される。このときに生じる酸化熱によって排気浄化装置を昇温させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、バーナの構造を複雑化・拡大化させることなく、安定した火炎の形成を実現することができ、且つ火炎による排気の加熱を可及的に促進させることができる。その結果、排気浄化装置の昇温をより好適に昇温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るバーナの概略構成を示す第一の図である。
【図３】実施例に係る排気浄化触媒の昇温制御の実行時におけるバーナの火炎の様子を示す図である。図３（ａ）は、排気の流量が所定流量以下の場合を示しており、図３（ｂ）は、排気の流量が所定流量より多い場合を示している。
【図４】実施例に係る排気浄化触媒の昇温制御のフローを示すフローチャートである。
【図５】実施例に係るバーナの概略構成を示す第二の図である。
【図６】選択還元型ＮＯｘ触媒を昇温させた時の触媒温度の推移を示す図である。
【図７】パティキュレートフィルタを昇温させた時のパティキュレートフィルタの温度の推移を示す図である。
【図８】従来のバーナの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２４】
＜実施例＞
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンの排気浄化システムに適用した場合を例に挙げて説明する。尚、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジンであってもよい。
【００２５】
（内燃機関の吸排気系の概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。この内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。
【００２６】
吸気通路２にはエアフローメータ４及びスロットル弁５が設けられている。エアフローメータ４は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁５は、吸気通路２の流路断面積を変更することで、該吸気通路２を流通する吸気の流量を調節する。
【００２７】
排気通路３には排気浄化触媒６が設けられている。排気浄化触媒６は酸化機能を有している。排気浄化触媒６としては、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、及び選択還元型ＮＯｘ触媒等を例示することができる。また、排気浄化触媒６は機能の異なる複数の触媒によって構成されてもよい。
【００２８】
尚、本実施例においては、排気浄化触媒６が本発明に係る排気浄化装置に相当する。本発明に係る排気浄化装置は、触媒に限られるものではなく、例えばパティキュレートフィルタであってもよい。また、本発明に係る排気浄化装置は、触媒とパティキュレートフィルタとを組み合わせたものであってもよい。例えば、酸化触媒、パティキュレートフィルタ、及び吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（若しくは選択還元型ＮＯｘ触媒）を上流側から順に配置することで本発明に係る排気浄化装置を構成してもよい。
【００２９】
排気浄化触媒６より上流側の排気通路３には、排気を加熱することで排気浄化触媒６を昇温させるためのバーナ２０が設けられている。バーナ２０の構成については後述する。また、排気浄化触媒６より下流側の排気通路３には、排気の温度を検出する温度センサ１３が設けられている。
【００３０】
内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４及び温度センサ１３が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１０には、内燃機関１のクランクポジションセンサ１１、及び内燃機関１が搭載された車両のアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。そして、各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００３１】
ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出することができる。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出することができる。また、ＥＣＵ１０は、温度センサ１３の出力信号に基づいて排気浄化触媒６の温度を導出することができる。
【００３２】
ＥＣＵ１０には、スロットル弁５及びバーナ２０が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によってこれらの装置の動作が制御される。
【００３３】
（バーナの概略構成）
図２は、バーナ２０の概略構成を示す図である。バーナ２０は、バーナ燃焼室２１、空気供給通路２２、エアーポンプ２３、燃料噴射弁２４及び点火プラグ２５を備えている。尚、図２において、矢印は排気通路３中での排気の流れを示している。
【００３４】
図２に示すように、バーナ燃焼室２１は、その一部が排気通路３内に突出するように設置されている。バーナ燃焼室２１の排気通路３内に突出した部分の端部２１ａは開放されている。また、バーナ燃焼室２１には空気供給通路２２が接続されている。空気供給通路２２を通してバーナ燃焼室２１内に二次空気が供給される。ここで、二次空気とは、排気とは別にバーナ燃焼室２１内に供給される空気のことである。空気供給通路２２にはエアーポンプ２３が設けられている。エアーポンプ２３によってバーナ燃焼室２１側に空気が圧送される。
【００３５】
燃料噴射弁２４はバーナ燃焼室２１内に燃料を噴射する。バーナ燃焼室２１内においては、空気供給通路２２を介して供給された二次空気と燃料噴射弁２４から噴射された燃料とが混合されることで混合気が形成される。点火プラグ２５は、バーナ燃焼室２１内に形成された混合気に点火する。これにより燃料が燃焼して火炎が形成される。この火炎の熱によって排気が加熱される。
【００３６】
また、上述したように、バーナ燃焼室２１の端部２１ａは開放されている。そのため、バーナ燃焼室２１内において形成される火炎が大きくなると、排気通路３内にまで延びることになる。
【００３７】
（バーナ制御）
ここで、本実施例に係る排気浄化触媒を昇温させる時のバーナ制御について説明する。本実施例においては、排気浄化触媒６の温度が活性温度より低い場合等のように排気浄化触媒６を昇温させる必要がある場合、バーナ２０を作動させる。バーナ２０が作動されると、火炎が形成され、該火炎によって排気浄化触媒６より上流側において排気が加熱される。そして、加熱された排気が排気浄化触媒６に流入することで、排気浄化触媒６の温度が上昇する。
【００３８】
バーナ２０の作動時において、バーナ燃焼室２１内で形成された火炎が大きくなり、バーナ燃焼室２１の端部２１ａを超えて排気通路３内にまで至ると、排気通路３を流れる排気中の酸素が燃料の燃焼に供される。この場合、バーナ燃焼室２１を一次燃焼室とすると、バーナ２０と排気浄化触媒６との間の排気通路３（図１において一点鎖線で囲まれた部分）が二次燃焼室として利用される。その結果、燃料の燃焼が促進される。従って、排気通路３を流れる排気の流量が比較的少ない場合は、排気通路３内にまで至る火炎を形成させることで、火炎をより安定して形成させることができ、且つ火炎による排気の加熱を促進させることが可能となる。
【００３９】
しかしながら、排気通路３を流れる排気の流量が比較的多い場合は、火炎が排気通路３内にまで至ると、排気の影響によって、却って火炎の形成が不安定となる場合がある。つまり、失火が生じたり、或いは火炎が過剰に成長したりする虞がある。そこで、本実施例においては、排気浄化触媒６を昇温させる際に、排気通路３を流れる排気の流量に応じて、バーナ２０による火炎の形成のさせ方を変更する。
【００４０】
図３は、本実施例に係る排気浄化触媒の昇温制御の実行時におけるバーナ２０の火炎の様子を示す図である。図３（ａ）は、排気の流量が所定流量以下の場合を示しており、図３（ｂ）は、排気の流量が所定流量より多い場合を示している。ここで、所定流量とは、排気通路３内に火炎が形成されたとしても、該火炎に排気が与える影響が小さく、該火炎が安定して形成される排気の流量の閾値である。このような所定流量は、実験等に基づいて予め求めることができる。つまり、排気の流量が所定流量以下の場合は、図３（ａ）に示すように、バーナ２０によって、バーナ燃焼室２１内から排気通路３内にまで至る火炎を形成させる。一方、排気の流量が所定流量より多い場合は、図３（ｂ）に示すように、バーナ２０によって、排気通路３内に形成される火炎の大きさを排気の流量が所定流量以下の場合に比べて抑制する又はバーナ燃焼室２１内でのみ火炎を形成させる。
【００４１】
上記によれば、排気の流量に関わらず、バーナ２０によって安定した火炎を形成させることができる。さらに、排気の流量が所定流量以下の場合は、バーナと排気浄化装置との間の排気通路を二次燃焼室として利用することで、二次燃焼室を別途設けることなく、火炎による排気の加熱を可及的に促進させることができる。従って、本実施例に係るバーナ制御によれば、バーナ２０の構造を複雑化・拡大化させることなく、排気浄化触媒６をより好適に昇温させることができる。
【００４２】
（制御フロー）
以下、本実施例に係る排気浄化触媒の昇温制御のフローについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
【００４３】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、温度センサ１３の検出値に基づいて導出された排気浄化触媒６の温度Ｔｃが目標温度Ｔｃｔより低いか否かが判別される。ここで、目標温度Ｔｃｔとは、活性温度の下限値や、排気浄化率が最も高くなる温度等のように、排気浄化触媒の昇温の目的に応じて予め設定されている値である。
【００４４】
ステップＳ１０１において、排気浄化触媒６の温度Ｔｃが目標温度Ｔｃｔより低いと判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。ステップＳ１０２においては、エアフローメータ４の検出値等に基づいて、排気通路３を流れる排気の流量Ｑｇａｓが算出される。次に、ステップＳ１０３において、排気の流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以下であるか否かが判別される。所定流量Ｑｇａｓ０は、実験等に基づいて求められた値であって、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。
【００４５】
内燃機関の運転状態がアイドリング又は減速運転のときは、通常の運転状態のときに比べて排気の流量が大きく低下する。そこで、本実施例においては、内燃機関１の運転状態に基づいて、排気の流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以下であるか否かが判別されてもよい。即ち、内燃機関１の運転状態がアイドリング又は減速運転のときは、排気の流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以下であると判定してもよい。
【００４６】
ステップＳ１０３において、排気の流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以下であると判定された場合、次にステップＳ１０４の処理が実行される。一方、ステップＳ１０３において、排気の流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０より多いと判定された場合、次にステップＳ１０７の処理が実行される。ステップＳ１０４では、該バーナ２０において第二燃焼が実行される。また、ステップＳ１０７では、バーナ２０において第一燃焼が実行される。
【００４７】
ここで、第二燃焼とは、バーナ燃焼室２１内から排気通路３内にまで至る火炎が形成される燃焼のことである。第一燃焼とは、バーナ燃焼室２１内でのみ火炎が形成される燃焼、又は、排気通路３内でも火炎が形成されるが、その火炎の大きさが第一燃焼時よりも抑制される燃焼のことである。バーナ２０においてこれらの燃焼が実行されることで、排気が加熱され、排気浄化触媒６の昇温が実現される。
【００４８】
ステップＳ１０４又はステップＳ１０７の処理が実行されると、次にステップ１０５において、排気浄化触媒６の温度Ｔｃが目標温度Ｔｃｔ以上となったか否かが判別される。ステップＳ１０７において排気浄化触媒６の温度Ｔｃがまだ目標温度Ｔｃｔに達していないと判定された場合、ステップＳ１０２の処理が再度実行される。一方、ステップＳ１０７において排気浄化触媒６の温度Ｔｃが目標温度Ｔｃｔとなったと判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。ステップＳ１０６においては、バーナ２０での燃焼が停止される。即ち、バーナ２０の作動が停止される。
【００４９】
尚、本実施例においては、上記フローにおけるステップＳ１０３の処理を実行するＥＣＵ１０が本発明に係る判定部に相当する。また、上記フローにおけるステップ１０４及び１０７の処理を実行するＥＣＵ１０が本発明に係るバーナ制御部に相当する。
【００５０】
（第一及び第二燃焼の実現方法）
ここで、バーナ２０による第一及び第二燃焼の具体的な実現方法について説明する。尚、下記の方法は例示であって、第一及び第二燃焼の実現方法はこれらに限られるものではない。
【００５１】
燃料噴射弁２４による燃料噴射時においては、噴射率が高いほど、噴射された燃料の貫徹力が高くなる。そのため、燃料噴射時の噴射率が高いほど、噴射された燃料が燃焼しないままバーナ燃焼室２１の端部２１ａから排気通路３内に飛び出し易くなる。ここで、燃料噴射弁２４によって噴射された燃料がバーナ燃焼室２１内に留まる噴射率の閾値を所定噴射率とする。
【００５２】
そして、本実施例においては、第二燃焼が、燃料噴射弁２４によって噴射率が所定噴射率以下の燃料噴射を連続的に実行することで実現される。所定噴射率以下の燃料噴射によってバーナ燃焼室２１内に噴射された燃料は、その多くがバーナ燃焼室２１内で燃焼し火炎の形成に寄与する。そのため、所定噴射率以下の燃料噴射が連続的に実行されると、火炎の成長が促進される。その結果、排気通路３内にまで至る火炎が形成される。
【００５３】
一方、第一燃焼は、燃料噴射弁２４によって、噴射率が所定噴射率以下の燃料噴射を連続的に実行しつつ、噴射率が所定噴射率よりも高い燃料噴射を間欠的に織り交ぜて実行することで実現される。噴射率が所定噴射率以下の燃料噴射を連続的に実行することで、バーナ燃焼室２１内での火炎の形成が維持される。しかし、所定噴射率より高い噴射率の燃料噴射によって噴射された燃料は、その多くが火炎の形成に寄与することなく排気中に放出される。そのため、所定噴射率より高い噴射率の燃料噴射が間欠的に織り交ぜられることで、火炎の過剰な成長が抑制される。その結果、火炎がバーナ燃焼室２１内でのみ形成される。或いは、排気通路３内において火炎が形成されたとしても、その大きさが第二燃焼時よりも抑制される。
【００５４】
尚、火炎の形成に寄与することなく排気中に放出された燃料は、排気浄化触媒６に供給される。そして、該燃料は、排気浄化触媒６において酸化されることで、該排気浄化触媒６の昇温に寄与する。
【００５５】
また、本実施例においては、バーナ燃焼室２１の端部２１ａの開口面積を、排気通路３の排気の流れ方向と垂直方向の断面積に比べて非常に小さくしてもよい。これによれば、排気通路３内を流れる排気の流量が増加すると、バーナ燃焼室２１内で形成された火炎が該端部２１ａから排気通路３内に出にくくなる。そのため、第一燃焼が実現され易くなる。
【００５６】
また、排気浄化触媒６が活性化した後、排気浄化触媒６をさらに高い目標温度まで昇温させるときにおいて、排気の流量が所定流量より多く、且つ第一燃焼では排気浄化触媒６を十分に昇温させることが困難な場合がある。このような場合、バーナ２０によって、バーナ燃焼室２１内で改質された燃料を排気浄化触媒６に供給するようにしてもよい。このように排気浄化触媒６に供給された燃料も排気浄化触媒６において酸化されることで、該排気浄化触媒６の昇温に寄与する。そのため、排気浄化触媒６をより速やかに目標温度にまで昇温させることができる。
【００５７】
（バーナ燃焼室の構成）
上述したように、本実施例においては、バーナ燃焼室２１が排気通路３内に突出するようにバーナ２０が設置されている。ここで、図５に示すように、バーナ燃焼室２１の排気通路３内に突出した部分の壁面２１ｂを燃料の浸潤が可能なように形成してもよい。この場合、壁面２１ｂを細孔を有する部材によって構成する。例えば、該壁面２１ｂを焼結材により構成することで、該壁面に燃料を浸潤させることが可能となる。また、該壁面２１ｂをメッシュ構造の部材またはパンチンメタル等によって構成してもよい。
【００５８】
上述したように、バーナ２０において第一燃焼を実行する場合、火炎の形成を維持しつつ、その成長を抑制する必要がある。しかしながら、第一燃焼の実行時は排気通路３内における排気の流量が多いため、排気浄化触媒６を十分に昇温させるためには、燃料噴射弁２４から噴射する燃料の量をより多くする必要が生じる場合がある。そのため、火炎の成長が促進されてしまう虞がある。
【００５９】
このとき、上記のように、バーナ燃焼室２１の壁面２１ｂが燃料の浸潤が可能なように形成されていると、バーナ燃焼室２１内に噴射された燃料の一部が該壁面２１ｂに浸潤する。そのため、燃料の一部が火炎の形成に寄与し難くなる。その結果、火炎が過度に成長することを抑制することができる。
【００６０】
また、このときにバーナ燃焼室２１の壁面２１ｂに浸潤した燃料は、気化した状態で排気中に放出され、排気浄化触媒６に供給される。このように排気浄化触媒６に供給された燃料も排気浄化触媒６において酸化されることで、該排気浄化触媒６の昇温に寄与する。また、排気浄化触媒６が、燃料を還元剤として機能する選択還元型ＮＯｘ触媒を含んで構成されている場合、壁面２１ｂに浸潤し排気中に放出され排気が還元剤として利用される。
【００６１】
（第二燃焼による昇温効果）
ここで、バーナ２０による第二燃焼を利用した場合の昇温効果について図６及び７に基づいて説明する。図６は、排気浄化触媒６を選択還元型ＮＯｘ触媒とした場合の触媒温度の推移を示している。この場合、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度ＴｃをＮＯｘ還元可能な目標温度（例えば、尿素供給のための尿素水溶液の添加が可能となる温度）Ｔｃｔにまで上昇させ且つ該目標温度Ｔｃｔ以上に維持させるためにバーナ２０による第二燃焼が利用される。図７は、排気浄化触媒６を酸化触媒とし、さらにパティキュレートフィルタを設けた場合における、パティキュレートフィルタの温度Ｔｆの推移を示している。この場合、パティキュレートフィルタに堆積したＰＭを除去する際にパティキュレートフィルタの温度ＴｆをＰＭの酸化が可能な目標温度Ｔｆｔにまで上昇させ且つ該目標温度Ｔｆｔ以上にに維持させるためにバーナ２０による第二燃焼が利用される。
【００６２】
尚、図６及び７においては、Ｌ１が、内燃機関１の運転状態がアイドリング又は減速運転の時にバーナ２０によって第二燃焼を実行した場合を表しており、Ｌ２はバーナ２０を作動させない場合を表している。
【００６３】
図６及び７に示すように、バーナ２０によって第二燃焼を実行することで、排気浄化触媒又はパティキュレートフィルタの温度を目標温度にまでより速やかに昇温させることができ、且つその温度を維持することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・エアフローメータ
６・・・排気浄化触媒
１０・・ＥＣＵ
１１・・クランクポジションセンサ
１２・・アクセル開度センサ
１３・・温度センサ
２０・・バーナ
２１・・バーナ燃焼室
２２・・空気供給通路
２３・・エアーポンプ
２４・・燃料噴射弁
２５・・点火プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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